紫檀芪：新中式特色的芪类活性物

追求天然、绿色、安全，高效的化妆品，特别是以植物活性成分为主的护肤产品越来越受到消费者的关注。天然来源的植物成分已然是化妆品领域研究开发的热点。调查数据显示，在2014-2021年已备案国产普通化妆品中含植物原料的化妆品占总数的82.64%。以护肤品为例，截至2021年9月，法国欧莱雅公司约有71%的护肤产品添加或使用了植物来源的原料，其他品牌如雅诗兰黛、资生堂和伽蓝的天然植物提取物使用率都很高。中国特色植物资源在化妆品领域的应用具有巨大的潜力和前景。我国地域辽阔，生态环境多样，现有3万余种植物资源，植物资源种类仅次于巴西和马来西亚，居世界第三位，但目前已使用化妆品原料中只有3千余种植物原料。

 

图1. 花榈木提取物成分备案趋势（2021年3月-2024年12月）

紫檀芪在中国特色丰富的植物资源中以其功效全面，应用潜力巨大，并且在合成，提取方面有一定的研究基础优势脱颖而出。紫檀芪（Pterostilbene）作为反式二苯乙烯类化合物，是白藜芦醇的甲基化衍生物，具有抗氧化、抗肿瘤、降血脂和抑菌等多种生物活性，且生物利用度比白藜芦醇更高、更稳定^[1]。

根据美业颜究院的数据，2021年3月到2024年12月期间，以紫檀芪的INCI名花榈木提取物成分备案的化妆品呈增长模式。如图一所示，以2024年10月为例，单月备案产品数为53个，同比增长率为140%。如知名国货品牌“蘭”的藏红滢亮精萃油，谷雨的御时灵参胶原紧致精华面霜均宣称含有紫檀芪或花榈木提取物成分。

2023年11月国家药监局发布了《关于化妆品新原料鼓励创新和规范管理有关事宜的公告》，明确指出加强技术指导服务，鼓励和支持新原料研究创新。这为发展中国特色的植物提取新原料带来生机。深入研究紫檀芪的合成方法、护肤功效等应用开发能够为中国化妆品品牌带来更多天然，安全，高效的选择。

 

紫檀芪概述

紫檀芪（3，5-二甲氧基-4'-羟基二苯乙烯）是一种来源于紫檀、蓝莓、葡萄和花榈木等植物的有效成分。1940 年研究人员从一种檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）的芯材中将紫檀芪分离出来，随后在葡萄和蓝莓中也发现了紫檀芪的存在。紫檀芪（pterostilbene，PTE）是白藜芦醇的甲氧基化衍生物，是白藜芦醇的第3和第5位两个酚羟基被甲氧基替代所衍生的非黄酮类多酚化合物。其所含的2个甲氧基提高了该成分的生物利用度。

 

图2. 紫檀芪的分子结构

白藜芦醇（3，4'，5 -三羟基二苯乙烯） 广泛存在于种子植物中，新鲜的葡萄皮中含量最高。大量研究表明，白藜芦醇对多种系统性疾病包括心脏病，神经系统疾病，代谢疾病等均有益处。白藜芦醇在体内代谢成紫檀芪，云杉新苷等。因此白藜芦醇与紫檀芪具有相似的药理特性。实验表明，在同等情况下，紫檀芪比白藜芦醇有更高的生物利用率和生物活性^[2]。紫檀芪除抗氧化、抗炎和抗糖尿病活性外，还具有较强的抗真菌活性（此活性为白藜芦醇的5倍）^[3]。安全性方面，将紫檀芪以3000 mg /( kg•d) 的剂量作用于动物时未见明显毒副作用^[4]。因此，紫檀芪较白藜芦醇在进一步开发并应用于化妆品领域中更具优势。

 

紫檀芪功效

. 紫檀芪的抗氧化功效
紫檀芪被认为是一个强大的天然抗氧化剂，主要表现在:
1. 降低氧化应激和活性氧（reactive oxygen species，ROS），如过氧化氢（H₂O₂） 和超氧阴离子（O₂）;
2. 不同细胞系过氧化氢酶的表达增加，如总谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶，超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）等。

紫檀芪的抗氧化作用可能通过多个相互关联的机制起作用。Zhang L等^[5]发现，紫檀芪可通过Bcl-2相关X蛋白的激活和表达，上调线粒体基质内锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD)的表达，抑制线粒体呼吸，减少过氧化物的生成。或作用于低密度脂蛋白受体-1（LOX-1)，减少活性氧（ROS)的生成，下调基质金属蛋白酶的表达^[6]。紫檀芪还可激活核因子相关因子2 （NF-E2-relatedfactor 2，Nrf2）发挥其抗氧化作用，如Chiou等^[7]在研究抗氧化剂对直肠癌的作用时发现，紫檀芪可以通过激活Nrf2，引起血红素加氧酶-1和谷胱甘肽还原酶的高表达，从而起到抗氧化、抗癌的作用，并且其作用比白藜芦醇强。

. 紫檀芪的抗炎功效
紫檀芪可能通过蛋白激酶C激活还原型辅酶Ⅱ氧化酶，从而刺激中性粒细胞不产生超氧化物超氧阴离子和髓过氧化物酶，其作用在100 μmol /L 时显著下降。因此紫檀芪的效果可能呈剂量依赖性^[8]。Qureshi等^[9]发现，紫檀芪具有抑制核因子NF-κB 活化的能力，从而抑制促炎性细胞因子和一氧化氮合酶基因的活化，导致肿瘤坏死因子α、白介素1β、白介素6和一氧化氮分泌减少，从而减轻炎症的刺激反应。

. 紫檀芪对皮肤的光保护
皮肤被覆于体表直接受到紫外线辐射等损伤。日光中的长波紫外线（UVA，320 ～ 400nm）约占到达地表紫外线的95%，具有较强的穿透能力，作用到真皮深层，可导致皮肤真皮成纤维细胞凋亡、胶原及弹力纤维降解、色素沉着、皮肤光敏反应、皮肤免疫功能降低、光老化及皮肤癌。UVA的能量被皮肤内源性光敏物质吸收产生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），进而破坏细胞内蛋白质、脂质、核酸等分子的功能，引发皮肤的氧化应激损伤。

陈荃、李华平等在实验中采用紫檀芪对体外培养的人皮肤成纤维细胞（human skin fibroblasts，HFF）进行预处理，随后进行UVA照射，然后分析细胞活力、胞内活性氧、脂质体氧化、DNA 损伤评价细胞损伤情况; 进而对抗氧化应激关键信号通路核因子NF-E2 相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路的激活和作用进行了分析，初步明确紫檀芪光保护作用的分子机制，证明紫檀芪能够激活Nrf2 信号通路所介导，有效降低UVA辐照所引起的细胞死亡、ROS水平上升和DNA损伤^[10]。

 

图3. 紫檀芪预处理降低了UVA照射产生的ROS

如图3所示，UVA通过诱导细胞中的光敏成分产生ROS，进而破损细胞膜和线粒体膜。ROS的产生，将导致DNA的氧化损伤。因此控制ROS的水平是防御UVA光损伤的首要环节。本研究发现，UVA的照射导致胞内ROS水平和DNA损伤显著上升，而紫檀芪的预处理则有效清除ROS和防止DNA的损伤，这表明紫檀芪可通过降低ROS水平进而防止DNA损伤^[10]。

 

图4. 紫檀芪的合成路径

 

紫檀芪的提取与合成方法

紫檀芪属多羟基二苯乙烯类化合物，为白藜芦醇的同系物，广泛存在于葡萄、蓝莓等多种天然植物中。由于天然资源中紫檀芪含量低，提取成本高，大大限制了紫檀芪在功能性产品上的推广应用。科学家们尝试通过有机合成法来解决此类问题。Marinella 等^[11]采用Wittig反应合成紫檀芪，以溴（3，5 二甲氧基苯）正磷、对羟基苯甲醛为原料，采用叔丁基二甲基硅氧基（TBDMS）进行4′位羟基的保护和脱保护，经过2步反应而成，且反应中得Z、E 2种异构体。如图4所示。
李春荣等^[12]报道以3，5-二甲氧基苄溴和对硝基苯甲醛为原料，经Wittig Hornor反应构建二苯乙烯骨架，经还原、重氮化、水解得到目标物（图5）。

 

图5. 紫檀芪的合成路径

汪钢强等^[13]以3，5-二羟基苯甲酸为原料，通过甲基化、LiA1H4还原、嗅代、Arbuzov重排合成3，5-二甲氧基节基磷酸酯，再与3-甲氧基-4-甲氧甲氧苯甲醛以稀碱NaOH水溶液作缩合剂，通过Wittig-Horner 反应得到紫檀芪（图6）。

 

图6. 紫檀芪的合成路径

 

改进紫檀芪生物利用度的新技术

紫檀芪是一种具有多种生物活性的疏水性天然产物，因低溶解度和光不稳定性而限制了其在化妆品领域的实际应用。因此研究人员采用不同的技术改进紫檀芪的稳定性以提高其生物利用度。例如杨凡等^[14]通过构建亚麻籽蛋白-紫檀芪-大豆多糖纳米复合物改进其稳定性，溶解度和生物利用度。 其结果表明，溶液pH 值为3. 5、大豆多糖质量浓度为10 mg/ ml 时，对紫檀芪的包埋率最高,整个体系颗粒分散比较均匀。通过荧光光谱和傅里叶红外光谱发现亚麻籽蛋白、紫檀芪、大豆多糖之间存在疏水相互作用、氢键作用力和静电相互作用。与亚麻籽蛋白稳定的纳米复合物相比，加入大豆多糖后的紫檀芪纳米复合物的pH稳定性和盐离子稳定性显著提高。

Yi Rong Ivan Lim^[15]等利用2-羟丙基-β-环糊精(HPβCD)作为一种增溶剂，研究紫檀芪针对一种重要的牙周致病菌-具核梭杆菌的治疗。其研究结果显示与HPβCD复合的紫檀芪能够在具核梭状芽孢杆菌细菌存在下显示抗微生物、抗炎和抗氧化作用。此外，还发现紫檀芪与HPβCD的复合物增强了抗菌作用。

 

紫檀芪未来研究发展及挑战

新的化妆品法规出台后，国家药监局加大对原料创新的扶持力度，出台政策鼓励和支持新原料研究创新。新化妆品原料注册备案数量不断提升。国家药监局官网显示，2023年有69个化妆品新原料取得备案号，超越2021年的6个，2022年的42个。2021年至2023年取得备案号的化妆品新原料中，化学原料占据原料来源主导，为62个，约占新原料来源类型的53%；生物技术原料为23个，约占新原料来源类型的20%。紧接着是植物原料13个，约11%；动物原料5个，约4%；水解原料2个，占新原料来源类型的2%。由此可以看出，生物技术原料和植物原料具有一定的发展趋势。合成生物学引入工程学理念，对基因及其所编码的蛋白表述为“生物元件”或“生物积木”；对元件所作的优化、改造或重新设计称为“元件工程”；对基因元件组成的代谢或调控通路表述为“基因回路”；将除掉非必需基因的基因组表述为“简约基因组”；结合简约基因组或模式生物、进行功能再设计和优化所获得的细胞称为底盘细胞^[16]。

合成生物学通过构建人造细胞工厂，利用合成细胞工厂生产用于医学临床、美容护肤和保健食品的功能性原料，生产的原料可用于护肤品、保健品和生物药品。可开发的化妆品原料种类包括天然产物，如虾青素、白藜芦醇、糖苷、角鲨烯等；工业化学品包括乙醇、丁醇、甘油和有机酸等。开发化妆品原料常用的底盘细胞包括酵母菌、谷氨酸棒状杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和蓝细胞等。利用合成生物学生产化妆品原料的优势包括节约资源、收率高、生产成本低、周期短、保护环境和符合可持续发展理念等^[17-18]。运用新技术提高紫檀芪的原料稳定性，溶解性以及生物利用度是其在化妆品行业应用的研究方向。紫檀芪的优异性能吸引了多家厂商投入研究。如2024年广州青囊生物科技有限公司通过了紫檀芪的化妆品新原料备案，备案号为国妆原备字20240057。这些研究为紫檀芪的更优应用提供了新的思路。

结论

国家药监局对化妆品新法规的实施为中国化妆品行业带来机会与挑战。紫檀芪以其天然来源，出色的抗氧抗炎抗光抗糖等功效越来越受瞩目。在紫檀芪皮肤护理方面的应用，需要更多更全面的实验数据，比如基于皮肤科学寻求更多精准的靶点，并以相关实验进行验证。而对于紫檀芪的提取合成，因受资源有限、提取率较低、成本较高等限制，目前更多的是化学合成。近期合成生物学在化妆品行业的应用，以及新技术载体的研究为紫檀芪的提取方式和实际应用带来更多的可能性。 随着中国新原料科技发展，越来越多的国产供应商在新原料研究应用上取得了一定进展。期待未来中国化妆品原料供应商将新科技与中国特色植物资源有效结合从而为中国化妆品行业带来更多天然，安全，高效的成分。

作者：陈友莉，上海应用技术大学

 

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来源：荣格-《 国际个人护理品生产商情》

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